多線程一直Java開發(fā)中的難點或粮，也是面試中的常客朵锣，趁著還有時間谬盐，打算鞏固一下JUC方面知識，我想機會隨處可見诚些，但始終都是留給有準(zhǔn)備的人的飞傀，希望我們都能加油！Ｎ芘搿砸烦！
沉下去，再浮上來绞吁，我想我們會變的不一樣的幢痘。
我想我們大家肯定都使用過ArrayList的吧。不知道你之前有沒有想過它也會牽扯到線程安全問題勒家破。
一颜说、問題引入：
我們一起先看看下面的程序吧，看你能看出什么問題嗎汰聋？
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString());
System.out.println(list);
}, "線程" + i).start();
}
}
你覺得能每次都能正常輸出嗎门粪？
答案是否定的，也許好幾次運行程序都不會出錯烹困，但是偶爾就會遇上一次的玄妈。會報一個ConcurrentModificationException的異常，中文名為：并發(fā)修改異常。
原因：就是我們正在讀的時候拟蜻，正好也遇上了寫操作绎签，我們這里又沒有同步代碼塊、鎖什么的瞭郑，那么此時肯定是不可以繼續(xù)往下執(zhí)行的辜御。
還有ArrayList的add方法并非線程同步的。(jdk11源碼)
public boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, size);
return true;
}
我們該如何解決這個問題呢屈张？？袱巨？
二阁谆、解決方式
第一種方式：使用 Vector<E>
我們可以使用Vector來代替ArrayList，因為Vector 繼承了 AbstractList 類并且實現(xiàn)了List<E> 愉老、RandmoAccess 接口场绿。
RandmoAccess 是 java 中用來被 List 實現(xiàn)，為 List 提供快速訪問功能的嫉入。在 Vector 中焰盗，我們即可以通過元素的序號快速獲取元素對象；這就是快速隨機訪 問咒林。
public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E> ,RandomAccess
我們將上面的程序修改后熬拒，程序?qū)⒉辉俪霈F(xiàn)異常。
public static void main(String[] args) {
List list = new Vector();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString());
System.out.println(list);
}, "線程" + i).start();
}
}
原因其實就在 Vector 的代碼中垫竞。
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, elementCount);
return true;
}
add方法上加了synchronized關(guān)鍵字澎粟，讓這個方法成為了同步方法塊。
第二種方式：使用 Collections
Collections 提供了方法 synchronizedList 保證 list 是同步線程安全的欢瞪。
Collections 僅包含對集合進(jìn)行操作或返回集合的靜態(tài)方法活烙，所以我們通常也稱Collections 為集合的工具類。
public static void main(String[] args) {
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString());
System.out.println(list);
}, "線程" + i).start();
}
}
這樣也不會發(fā)生異常遣鼓。源碼上也都有體現(xiàn)
public void add(int index, E element) {
synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
大多數(shù)方法都提供了同步和不同步兩種api啸盏。
第三種方式： 使用 CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList和ArrayList 一樣，它是個可變數(shù)組骑祟。
有以下幾個特點：
- 更新操作開銷大（add()回懦、set()、remove()等等）曾我，因為要復(fù)制整個數(shù)組
- 是線程安全的粉怕。
- 它最適合于具有以下特征的應(yīng)用程序：List 大小通常保持很小，只讀操作遠(yuǎn)多 于可變操作抒巢，需要在遍歷期間防止線程間的沖突贫贝。
- 獨占鎖效率低：采用讀寫分離思想
- 寫線程獲取到鎖，其他寫線程阻塞
- 復(fù)制思想
CopyOnWriteArrayList 的思想和原理：
當(dāng)我們要添加一個元素的時候，不直接往當(dāng)前容器中添加稚晚，而是應(yīng)該先將當(dāng)前容器復(fù)制一份崇堵，然后在新的容器中進(jìn)行添加操作，等到添加完成后客燕，我們再讓原容器的引用指向新的容器鸳劳。
當(dāng)然，這個時候會拋出來一個新的問題也搓，也就是數(shù)據(jù)不一致的問題赏廓。如果寫線程還沒來得及寫進(jìn)內(nèi)存，那么其他的線程就會讀到了臟數(shù)據(jù)傍妒。
public static void main(String[] args) {
List list = new CopyOnWriteArrayList();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString());
System.out.println(list);
}, "線程" + i).start();
}
}
為什么不會產(chǎn)生線程安全問題呢幔摸？
我們從"動態(tài)數(shù)組"和“線程安全”兩個方面來看待：
動態(tài)數(shù)組機制 ：
它內(nèi)部有個volatile 數(shù)組(array)來保持?jǐn)?shù)據(jù)。
-
它在涉及到更新操作時颤练，都會新建數(shù)組既忆，所以CopyOnWriteArrayList效率都會很低；但如果只是單單進(jìn)行遍歷查找的話嗦玖， 效率是能夠達(dá)到比較高的患雇。
public boolean add(E element) { synchronized (lock) { checkForComodification(); CopyOnWriteArrayList.this.add(offset + size, element); expectedArray = getArray(); size++; } return true; } // CopyOnWriteArrayList.this.add(offset + size, element); public void add(int index, E element) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); int len = es.length; if (index > len || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBounds(index, len)); Object[] newElements; int numMoved = len - index; if (numMoved == 0) newElements = Arrays.copyOf(es, len + 1); else { newElements = new Object[len + 1]; System.arraycopy(es, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(es, index, newElements, index + 1, numMoved); } newElements[index] = element; setArray(newElements); } }
線程安全機制：
-
通過 volatile 和互斥鎖（synchronized）來實現(xiàn)的。
/** The array, accessed only via getArray/setArray. */ private transient volatile Object[] array; -
通過“volatile 數(shù)組”來保存數(shù)據(jù)的
- 一個線程讀取 volatile 數(shù)組時宇挫，總能看 到其它線程對該 volatile 變量最后的寫入苛吱；就這樣，通過 volatile 提供了“讀 取到的數(shù)據(jù)總是最新的”這個機制的保證捞稿。
-
通過互斥鎖來保護(hù)數(shù)據(jù)
- 在更新操作時又谋，都會率先去獲取互斥鎖， 在修改完畢之后娱局，先將數(shù)據(jù)更新到“volatile 數(shù)組”中彰亥，然后再“釋放互斥鎖”，這樣就能夠保證數(shù)據(jù)的安全衰齐。
另外補充：
除了ArrayList是線程不安全的任斋，還有HashMap、HashSet都是不安全的耻涛。
HashMap废酷、HashSet的解決方式可以用Hashtable解決，還有CopyOnWriteArraySet解決抹缕，當(dāng)然不局限于這一種哈澈蟆，（還沒看完??） HashMap還可以用ConcurrentHashMap解決。
三卓研、自言自語
最近又開始了JUC的學(xué)習(xí)趴俘，感覺Java內(nèi)容真的很多睹簇，但是為了能夠走的更遠(yuǎn)，還是覺得應(yīng)該需要打牢一下基礎(chǔ)寥闪。
最近在持續(xù)更新中太惠，如果你覺得對你有所幫助，也感興趣的話疲憋，關(guān)注我吧凿渊，讓我們一起學(xué)習(xí)，一起討論吧缚柳。
你好埃脏，我是博主寧在春，Java學(xué)習(xí)路上的一顆小小的種子秋忙，也希望有一天能扎根長成蒼天大樹剂癌。
希望與君共勉??
待我們，別時相見時翰绊，都已有所成。
